“非”门电路_百度百科
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“非”门电路
用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路，“非”门电路利用内部结构使输出的电平变成与输入相反的电平。非门电路是的基本单元，有一个输入和一个输出端。逻辑符号中输出端的圆圈代表反相的意思。当其输入端为高电平（逻辑1）时输出端为低电平（逻辑0），当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。
“非”门电路真值表及符号
能实现非逻辑功能的电路称为非门电路，又称反相器，简称非门。下列包括“非”门的2种符号。
ANSI/IEEE Std 91-1984
IEC 60617-12
图形符号：
形状特征型符号（ANSI/IEEE Std 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）。
软件中符号：NOT/7404
“非”门电路具体实现
设计一：利用三极管进行非门的实现
晶体管“非”门电路不同于放大电路，管子的工作状态或从截止转为饱和，或从饱和转为截止。“非”门电路只有一个输入端A，当A为“1”（设其电位为3V）时，晶体管饱和，其集电极，即输出端Y为“0”（其电位在零伏附近）；当A为“0”时，晶体管截止，输出端Y为“1”（其电位近似等于
）。所以“非”门电路也称为反相器。加负电源
是为了使晶体管可靠截止。
是“非”门的门电阻，其作用是通过它向输出端提供电压。T饱和，
上产生很大的压降，使集电极电位几乎与发射极的电位相等；截止时，
加到集电极上，使集电极电压等于
是输入电阻，通过它给T加正向偏置电流，即输入信号。
是反偏电阻，通过它给T加反向偏置电流。这两个电阻配合得当，才可以使输入“1”时T饱和导通，输入“0”时T可靠截止。
设计二：TTL非门电路的实现
这里T1不是当成三极管使用的，而是具有一个正极、两个负极的特殊二极管。因为一般三极管发射结有电流时，就产生大很多倍的电流流进管子。这里T1“发射结”有电流时，集电极根本无电流。&发射结”有电流时，集电极产生电流流出管子。
从4kΩ电阻到T1的“集电结”，到T2的发射结，再到1kΩ电阻，实际是两只电阻、两只PN结组成的串联分压电路，在这个回路中，越往下电位就越低。所以T1的基极电位总是高于集电极0.7V的。PN结正向压降0.7V，两只PN结正向压降1.4V，那么两只电阻压降为(5-1.4)V=3.6V，4kΩ电阻压降为[4/(4+1)]×3.6V≈2.9V，故T1集电极电压为5-2.9-0.7=1.4V。
A端输入3.6V以上高电平电压时，T1集电极1.4V电压低于发射极电压，4kΩ电阻电流经T1集点结流向T2发射结，使T2饱和，T4饱和，电路输出低电平。
A端输入1V以下低电平电压时，T1发射极电压低于集电极1.4V电压，4kΩ电阻电流经T1发射结流向低电平输入端A，T2得不到电流而截止，T4截止，
经R2使T3饱和导通，电路输出高电平，实现非逻辑关系。
设计三：利用CMOS逻辑进行非门的实现
两管的栅极相连作为输入端，两管的漏极相连作为输出端。TN的源极接地，TP的源极接电源。为了保证电路正常工作，VDD需要大于TN管开启电压VTN和TP管开启电压VTP的绝对值的和，即UDD & UTN + |UTP|。当Ui=0V时，TN截止，TP导通，Uo≈UDD为高电平；当Ui=UDD时，TN导通，TP截止，Uo≈0V为低电平。因此实现了非逻辑功能。
设计四：利用NMOS逻辑进行非门的实现
NMOS逻辑门电路是全部由N沟道MOSFET构成。由于各种器件具有较小的几何尺寸，适合于制造大规模集成电路。此外，由于NMOS集成电路的结构简单，易于使用CAD技术进行设计。与CMOS电路相似，NMOS电路中不使用难于制造的电阻。NMOS反相器是整个NMOS逻辑门电路的基本构件，它的工作管常用增强型器件，而负载管可以是增强型也可以是耗尽型。现以增强型器件作为负载管的NMOS反相器为例来说明它的工作原理。
(a)实际电路
(b)简化画法
图(a)表示NMOS反相器的原理电路，其中为工作管，为负载管，二者均属增强型器件。若和在同一工艺过程中制成，它们必将具有相同的开启电压VT。图(b)是它的简化画法。负载管的栅极与漏极同接电源，因而总是工作在它的恒流区，处于导通状态。
当输入为高电压(超过管子的开启电压VT)时，导通，输出为低电压。输出低电压的值由、两管导通时所呈现的电阻值之比决定。通常的跨导gm1远大于管的跨导gm2，以保证输出低电压值在 1V左右。当输入电压为低电压(低于管子的开启电压VT)时，截止，输出为高电压。由于管总是处于导通状态，因此输出高电压值约为(VDD-VT)。通常gm1在100～200μS之间，而gm2约为5～15μS。导通时的等效电阻Rds1约为3～10kΩ，而的Rds2约在100～200kΩ之间。负载管导通电阻是随工作电流而变化的非线性电阻。
设计五：利用理想运算放大器进行非门的实现
由“虚断”概念，可知
，而又由“虚短”可知运放器输入端电压为零。设两个电阻的阻值相等，则可以得到方程：
于是可得，当左端输入为+6V 时，右端输出为 0V；当左端输入为 0V时，右端输出为+6V。于是达到了非门的作用。
设计六：利用变压器进行非门的实现
利用理想变压器的特性，可以发现，于是，当左端输入电压为+6V，右端的输出电压为 0V；当左端输入电压为 0V，右端的输出电压为+6V。由此达到了非门的作用。
由上述设计可以发现，将非门利用端口电路取代的话，为下图所示：
“非”门电路集成电路
非门是基本的逻辑门，因此在和中都是可以使用的。标准的有74X04和CD芯片有14个引脚，4049芯片有16个引脚，两种芯片都各有2个引脚用于电源供电/基准电压，12个引脚用于6个反相器的输入和输出（4049有2个引脚悬空）。
在数字电路中最具代表性的CMOS非门集成电路是CD4069
John F.Wakerly．数字设计原理与实践（原书第3版）：机械工业出版社，2003
拉贝等．《数字集成电路设计透视》（影印版第2版)．北京：清华大学出版社，2004
中国电子学会（Chinese Instit...
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清除历史记录关闭第1章 数字电路和集成逻辑门电路习题解答_中华文本库
第2页/共172页
C.集电极开路门
D.漏极开路门
7)三态门输出高阻状态时,
是正确的说法。
A.用电压表测量指针不动
B.相当于悬空
C.电压不高不低
D.测量电阻指针不动
8)已知发光二极管的正向压降U D
= 1.7V ,参考工作电流I D
= 10mA , 某TTL 门输出的高低电平分别为U OH
= 3.6V ,U OL
= 0.3V ,允许的灌电流和拉电流分别为 I OL = 15mA ,I OH
= 4mA 。则电阻R 应选择
C.2.2 k Ω
图1-60 题1.17 图
9)74HC ×××系列集成电路与TTL74系列相兼容是因为
A.引脚兼容
B.逻辑功能相同
C.以上两种因素共同存在
10)74HC 电路的最高电源电压值和这时它的输出电压的高、低电平值依次为
A.5V 、3.6V 、0.3V
B.6V 、3.6V 、0.3V
C.6V 、5.8V 、0.1V
1-3 判断题
1)普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起,否则可能会损坏器件。(√ )
2)集成与非门的扇出系数反映了该与非门带同类负载的能力。( √ )
3)将二个或二个以上的普通 TTL 与非门的输出端直接相连,可实现线与。( × )
4)三态门的三种状态分别为:高电平、低电平、不高不低的电压。( ×
5)TTL OC 门(集电极开路门)的输出端可以直接相连,实现线与。(√
6) 当TTL 与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。(
7)TTL 集电极开路门输出为1时由外接电源和电阻提供输出电流。(√
8) CMOS OD 门(漏极开路门)的输出端可以直接相连,实现线与。( √ )
9) CMOS 或非门与TTL 或非门的逻辑功能完全相同。(√
试判断图1-50所示各电路中三极管工作处在什么状态,分别求出它们的基极电流B I 、集电极电流C I ,并求出C V 。
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数字集成门电路，目前生产最多且应用最普遍的门电路是（）。A.与门B.或门C.非门D.与非门
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数字集成门电路，目前生产最多且应用最普遍的门电路是（）。A.与门B.或门C.非门D.与非门请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
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